JPS5916865B2 - ブレイクアウトの予知装置 - Google Patents

ブレイクアウトの予知装置

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JPS5916865B2
JPS5916865B2 JP11509080A JP11509080A JPS5916865B2 JP S5916865 B2 JPS5916865 B2 JP S5916865B2 JP 11509080 A JP11509080 A JP 11509080A JP 11509080 A JP11509080 A JP 11509080A JP S5916865 B2 JPS5916865 B2 JP S5916865B2
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JP
Japan
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mold
breakout
solidified shell
cooling water
temperature
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JP11509080A
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太郎 浦本
将敏 徳田
進 辻田
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は連続鋳造設備におけるブレイクアウトの発生を
予知し、これを未然に防止することを可能トスるブレイ
クアウトの予知装置に関する。
連続鋳造設備においてブレイクアウトが発生し、鋳片内
部の未凝固溶鋼が漏出した場合は、鋳造を停止してブレ
イクアウトを起した鋳片の排出又は溶鋼が付着したロー
ル等の設備の交換をする必要があり、かなりの期間にわ
たって操業の停止を余儀なくされるため、ブレイクアウ
トは連続鋳造の操業トラブルの中でも最大のものといえ
る。
このブレイクアウトの原因は以下に示すように大略3種
類に分類できる。
(1)先ずその一つは連続鋳造設備の鋳型に、凝固殻が
焼付くことによるものである。
第2図a〜eは連続鋳造設備の鋳型20及び鋳型内に位
置する鋳片CPを表わす模式図である。
図示しないタンディツシュから鋳型20内に注入された
溶鋼は、鋳型20により冷却され、周囲に凝固殻21を
形成し、内部に未凝固溶鋼22を有した鋳片CPとなり
、鋳片CPは図示しないピンチロールにより下方へ引抜
かれ、鋳型下流側に配された水冷帯からスプレー水冷却
を受けて完全に凝固する。
而して鋳型内湯面の酸化防止。保温更には鋳型20と鋳
片CPとの間の潤滑等のために湯面上に浮遊せしめられ
るフラックス24が供給不足になり、潤滑不良になった
湯面近傍の凝固殻23が鋳型20に焼付いて拘束された
場合は、下方へ引抜かれている鋳片CPと焼付きを起し
た凝固殻23とが分断され〔第2図a〕、次いでこの分
断された凝固殻間に薄い凝固殻25が形成されるが〔第
2図b〕、再度凝固殻25が分断され〔第2図C〕、こ
の凝固殻の分断と薄い凝固殻の形成とが交互に繰返され
〔第2図d〕、この凝固殻の異常形成部が鋳型下端を通
過したときに〔第2図e〕、未凝固溶鋼22の静水圧に
抗しきれず凝固殻が破断し、ブレイクアウトに至るもの
であり、凝固殻の焼付きが原因である。
(2)第2は、第3図a −cに示すように、粉末状で
供給されるフラックス24は、正常鋳込時〔第3図a〕
には溶鋼熱により溶融して凝固殻21と鋳型20との間
に介在し、潤滑作用を呈するのであるが、何らかの原因
でこれが溶融せずに大塊に成長し、このノロ26が凝固
殻11の表面に捕捉され、凝固殻21と鋳型20との間
に介在した場合〔第3図b〕、凝固殻21のノロ26と
接する部分の成長が遅れ、この部分が鋳型下端を通過し
去ったときに〔第3図C〕、未凝固溶鋼22の静水圧に
抗しきれず、凝固殻が破断してブレイクアウトに至るも
のであり、ノロカミが原因である。
(3)第3は、第4図a ”−cに示すように、正常鋳
込時〔第4図a〕には鋳片CPと接触していた鋳型20
が、鋳型冷却水の調節不良等により過昇温して変形し、
鋳片CPの凝固殻21が鋳型20から剥離した場合〔第
4図b〕、凝固殻21に対する冷却能が不足して凝固殻
の長長か停止し、ついには湯面近傍から漏鋼して、ブレ
イクアウトが発生するものであり、鋳片の剥離が原因で
ある。
さてブレイクアウト防止装置として特開昭51−151
624のものが公知である。
これは鋳型内周面近傍の鋳型壁内に、鉛直方向に亘り複
数個の感温素子を埋め込み、鋳型内周面近傍の鉛直方向
温度分布を計測し、より下方の感温素子が検出した温度
が、これより上方の感温素子による検出温度より高い状
態になった場合に、これを異常と判断してブレイクアウ
ト警報を発する構成としたものであり、この装置による
場合は、前述の焼付き又はノロカミな原因とするブレイ
クアウトは予知−防止可能であるが、剥離を原因とする
ブレイクアウトは、剥離によっては鋳型内周面近傍のよ
り下方の検出温度が上方のそれより高くならないため、
予知不能である。
また一般に凝固殻は鉛直方向に連続的に成長しているの
でなく、その厚みが変動しつつ波状に成長していくから
、正常時であっても下方に位置する凝固殻の厚みが上方
のそれよりも薄い場合があるため、上下方向の温度高低
関係が逆転してこれをブレイクアウトと誤認する虞れが
ある。
更に鋳型は鋳片の焼付き防止のために、鋳片に摺接しつ
つ上下方向に往復運動(所謂オツシレーション)をして
いるが、これにより各計測点の温度及び高低関係が変動
しているから1正常であるにも拘らずこれをブレイクア
ウトと誤認する虞れがある。
また連続連続鋳造のタンディツシュ交換の際に、鋳型内
鋳片の湯境部を境としてその上下において計測温度の高
低関係が逆転する。
このように正常時においても変動している鋳型内周面近
傍の鉛直方向温度分布をもとに、異常の発生を判断せん
とする場合は、ブレイクアウトの誤認が起きる虞れがあ
り、また極めて複雑な制御のソフトウェアを必要として
汎用性に欠ける等の問題がある。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであって、大
事故に結がるブレイクアウトの発生を予知して未然に防
止し得、しかも正常鋳造時の鋳造条件の変動に因る誤認
がないブレイクアウトの予知装置を提供することを目的
とする。
以下本発明をその実施例を示す第1図に基いて説明する
図示しない取鍋からタンディツシュ1内に注入された溶
鋼は、スライディングノズル3aにより注入速度を調整
されつつ、鋳型2内にその上部開口から挿入した浸漬ノ
ズル3bを介して供給される。
鋳型2は前後、左右各1対の鋳型壁(図には左右1対の
鋳型壁2a、2bのみ現われている)に4方を取り囲む
ようにして構成されている。
銅板等よりなる左右の鋳型壁2a 、 2b内には、鋳
型壁を冷却するための冷却水の通水路4a、4bが設け
られており、この通水路4a。
4bの入側は夫々パイプ5a 、5bKよって図示しな
い水供給源に連通連結されていて、パイプ5 a s5
bに夫々介装した調節弁10a、10bによりその流量
を調整されつつ、冷却水が鋳型壁内部を通流し、通水路
4 a m 4 bの出側に連通連結されたバイブロa
、6bから排出されるようになっている。
これは図示しない前後の鋳型壁についても同様である。
而して対向する1対の鋳型壁2a、2bの冷却水の通水
路4 a s 4 bに連通連結されているパイプ5a
、sbに、これを通流する冷却水の温度、即ち通水路
4 a m 4 bの入側水温を検出すべく、夫々温度
計7a 、7bを設置してあり、この温度計7a、7b
の検出信号Tai、Tbiは夫々減算器11.13に減
数信号として入力されている。
また鋳型壁2a 、2bを冷却して昇温されている冷却
水の温度、即ち通水路4a 、4bの出側水温を検出す
べく、バイブロa 、6bに夫々温度計8a。
8bを設置してあり、この温度計8a、8bの検出信号
Tao、Tboは夫々減算器11.13に被減数信号と
して入力されている。
更に通水路4a。4bを通流する冷却水の流量を検出す
るための流置針9a 、9bを夫々バイブロa 、6b
に介装してあり、流量計9a 、9bの検出信号Fa
、 Fbは夫々乗算器12.14へ乗数信号として入力
されている。
減算器11の出力ΔTa及び減算器13の出力ΔTbは
夫々乗算器12及び乗算器14へ被乗数信号として入力
され、乗算器12.14の出力Qa、Qbは減算器15
へ夫々被減数信号。
減数信号として入力される。
減算器15の出力ΔQは比較回路16へ入力されるが、
比較回路16には上下限値が設定されており、ΔQが土
限値を超える場合(例えば左辺鋳型壁2aに凝固殻の焼
付きが発生した場合)は、ブレイクアウト予知信号BO
Hが出力され、またΔQが下限値を下回る場合(例えば
右辺鋳型壁2bに凝固殻の焼付きが発生シた場合)は、
ブレイクアウト予知信号BOLが出力されるように構成
され、またこれらの信号BOH,BOLはORゲート1
7へ入力され、その出力はORゲート18へ入力される
構成としである。
また前後の鋳型壁に対しても、温度計及び流量計等の検
出器を同様にして設置し、電気回路も同様の構成として
、比較回路16′から出力されるブレイクアウト予知信
号BOH’ 、BOL’ は、ORゲート11′へ入
力され、その出力はORゲート18へ入力される構成と
しである。
そしてORゲート18の出力はブレイクアウト予知信号
BOとして出力され、この出力信号は鋳片の引抜を停止
せしめるオペレータへの警報信号として、或は自動鋳造
システムの引抜停止信号として利用されるようにしであ
る。
次に減算器11 、13からORゲート18に至る演算
部の動作について説明する。
減算器11゜13夫々において、TaoとTaiとの差
ΔTa=(Tao−Tai)、TboとTbiとの差Δ
Tb=(Tbo−Tbi)が演算され、冷却水が鋳型2
の対向する鋳型壁2a 、2b内部夫々を通流する間の
その昇温量が求められる。
次いで乗算器12゜14において、各昇温量とFa、F
b夫々との積Qa=ΔTaxFa 、Qb=ΔTbXF
bが各演算され、冷却水による鋳型からの抜熱量が夫々
求められる。
そして減算器15において、対向する鋳型壁2a、2b
についての抜熱量Qa 、Qbの差ΔQ=Qa−Qbが
演算される。
比較回路16には上下限値として、ΔQがこれらを起え
るとブレイクアウト発生の危険性が極めて高いと考えら
れる値を設定してあり、正常鋳込時における変動要因で
はΔQは上下限値内にあり、ブレイクアウト予知信号B
OH等の信号は出力されない。
即ちΔQ−Qa−Qb=(Tao −Ta i) xF
a−(Tbo−Tb 1)XFb ・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・(1)であるから、正常に鋳
造されている限りは、(1)式右辺第1項の一方の鋳型
壁2aからの冷却水の抜熱量と、第2項の他方の鋳型壁
2bからの冷却水の抜熱量とは略々同一であり、ΔQは
零に近い値を示しているからである。
ところが第2図〜第4図に示したようなブレイクアウト
を誘発する何らかの原因が、特定の鋳型壁と鋳片CPと
の間忙おいて発生した場合は、この鋳型壁と鋳片CPと
の間の熱伝達量(熱流束)が正常時のそれから変動し、
鋳型壁温度が変化する。
即ち凝固殻が焼付いて分断され鋳型内に異常な凝固殻が
発生した場合(第2図)又はノロカミが発生してこの部
分の熱伝達能が小さくなった場合(第3図)は、高温の
溶鋼熱の鋳型壁への伝達量が少なくなり鋳型壁の温度が
低下する。
また凝固殻が鋳型壁から剥離した場合(第4図)も、互
いに非接触状態となって鋳型壁の温度は低下する。
従って例えば鋳型壁2aに凝固殻が焼付いた場合、鋳型
壁2aの温度が異常に低温となり、通水路4aを通流す
る冷却水への熱伝達量も減り、通水路4a出側の水温は
異常に低下する。
そして(1)式右辺第1項にて表わされる鋳型壁2aか
らの冷却水の抜熱量が低下し、ΔQは極めて小さな値、
即ち絶対値の大きな負値となる。
逆に鋳型壁2bに凝固殻が焼付いた場合、(1)式右辺
第2項にて表わされる鋳型壁2bからの冷却水の抜熱量
が低下するので、ΔQは極めて大きな値となる。
このためにΔQは比較回路16の上下限値を超え、ブレ
イクアウト予知信号BOH又はBOLを出力することに
なる。
前後の鋳型壁についてもΔQが比較回路16′の上下限
値を超えた場合には、ブレイクアウト予知信号BOH’
又はBOL’が出力され、ORゲート18からはブレイ
クアウト予知信号BOが発せられる。
この場合はブレイクアウト発生の危険性が著しく高いか
ら、直ちに鋳込中止等の処置をとるようシステムを構成
するのがよい。
以上のように本発明のブレイクアウトの予知装置は、連
続鋳造設備の鋳型を構成する鋳型壁内を通流する内部冷
却水の鋳型壁入側及び出側の各温度を少くとも1対の対
向する鋳型壁について各計測する温度計と、この温度計
を備えた鋳型壁内の冷却水通流量を各計測する流量計と
、前記温度計及び流量計の各計測結果に基いて鋳型壁間
に鋳込まれた溶湯から前記対向する鋳型壁に抜熱された
熱量を夫々演算し、この演算結果の比較によりブレイク
アウトの予知を行う演算部とを具備するものであるから
、ブレイクアウトの発生を確実に予知してこれを未然に
防止することができ、しかも鋳型内周面の鉛直方向にお
ける温度分布が正常鋳造時の範囲内で変動しても、これ
をブレイクアウトと誤認することはない。
また冷却水の抜熱量そのものでなく、対向する鋳型壁に
おける冷却水抜熱量の差を基にブレイクアウトを予知す
るものであるから、鋳造時に鋳片の引抜速度の変動があ
った場合(例えばタンディツシュ交換時)にモ、抜熱量
の絶対値の変動に拘らず常に安定してブレイクアウトの
発生を錯視することができ、また凝固殻の鋳型壁からの
剥離に起因するブレイクアウトも予知できる。
以上詳述した如く本発明による場合は、ブレイクアウト
の発生を正常鋳造時の鋳造条件の変動にも拘らず、複雑
な演算制御を要することなく、常に安定して監視でき、
ブレイクアウトの発生を予知して未然に防止し得る等、
本発明は連続鋳造設備の操業管理上多大の実益がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す模式図、第2図a−e、
第3図a −c及び第4図a ” eはいずれもブレイ
クアウトの発生原因を説明するための模式図である。 2・・・・・・鋳型、2a w 2b・・・・・・鋳型
壁、4a、4b・・・・・・通水路、5a、5b、6a
、6b・・・・・・パイプ17a 、7b 、8a 、
8b・・・・・一温度計、9a 、 9b・・・・・・
流量計、11,13.15・・・・・・減算器、12゜
14・・・・・・乗算器、16.16’・・・・・・比
較回路、11゜17′ ・・・・・・ORゲート、 1
8・・・・・・ORゲート、CP・・・・・・鋳片。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 連続鋳造設備の鋳型を構成する鋳型壁内を通流する
    内部冷却水の鋳型壁入側及び出側の各温度を少くとも1
    対の対向する鋳型壁について各計測する温度計と、この
    温度計を備えた鋳型壁内の冷却水通流量を各計測する流
    量計と、前記温度計及び流量計の各計測結果に基いて鋳
    型壁間に鋳込まれた溶湯から前記対向する鋳型壁に抜熱
    された熱量を夫々演算し、この演算結果の比較によりブ
    レイクアウトの予知を行う演算部とを具備することを特
    徴とするブレイクアウトの予知装置。
JP11509080A 1980-08-20 1980-08-20 ブレイクアウトの予知装置 Expired JPS5916865B2 (ja)

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